嵌入式网络视频服务器是一种供给网络视频传输和同享的嵌入式设备，是为构建高牢靠性的多媒体数字监控体系而规划开发的，数字监控体系是指经过软硬件将监控头收集到的图画处理成数字信号，传送到电脑进行处理。关于数字监控体系，依据体系各部分功用的不同，咱们将整个数字监控体系划分为七层——表现层、操控层、处理层、传输层、履行层、支撑层、收集层。当然，由于设备集成化越来越高，关于部分体系而言，某些设备可能会一起以多个层的身份存在于体系中。操控层是整个安防监控体系的中心，它是体系科技水平的最清晰表现。一般咱们的操控方法有两种——模仿操控和数字操控。模仿操控是前期的操控方法，其操控台一般由操控器或许模仿操控矩阵构成，适用于小型部分安防监控体系，这种操控方法本钱较低，故障率较小。但关于中大型安防监控体系而言，这种方法就显得操作杂乱且无任何价格优势了，这时咱们更为正确的挑选应该是数字操控。
1 体系组成与作业原理
网络视频服务器体系又名数字视频编码器，是一种紧缩、处理音视频数据的专业网络传输设备，由音视频紧缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口操控、协议接口操控、体系软件办理等构成，首要是供给视频紧缩或解压功用，完结图象数据的收集或恢复等，现在比较盛行的根据 MPEG-4或H.264的图画数据紧缩经过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。网络视频服务器在现在视频范畴中的使用首要是使用网络视频服务器构建长途监控体系。根据网络视频服务器的多通道数字传达技能具有传统的根据磁带录像机的模仿输出体系无与伦比的许多优势，网络视频服务器选用开放式软硬件渠道和规范或通用接口协议，体系扩展才能较强，能够与未来全数字、网络化、体系化、多通道资源同享等体系相衔接。
图1 体系框图 图2 AT2042与CPU的通讯机制
2 视频编码模块
视频编码模块的中心是Pentamicro公司出产的AT2042，它是一个内置微操控器ARM946E 的双通道音视频编解码芯片，可支撑MPEG-4/2/1和JPEG规范的视频紧缩编码，具有画面缩放、色彩数据格式改换、噪声按捺滤波等功用。 AT2042能直接与IBM、Motorola、ARM、Xscale和Axis等多种CPU接口，无需其它附加电路。MPC860T对AT2042的操控和拜访可经过AT2042的状况寄存器和指令寄存器以及四个输入输出行列：发送/接纳行列，复用/解复用行列。AT2042与CPU的通讯机制如图2所示
AT2042与CPU的通讯完成状况如下：CPU经过指令寄存器来操控内置微操控器ARM946E的操作状况；经过状况寄存器来查看 AT2042内部各个FIFO的操作状况；经过接纳行列给AT2042发送各种装备参数，以及一切内置微操控器ARM946E所需求的相关参数；经过复用行列将紧缩编码后的比特流读出。
3网络传输模块
3.1 MPC860T最小体系规划
MPC860T是Motorola公司的高功用的32位PowerPC嵌入式处理器，有三个首要的功用模块：嵌入式的PowerPC内核、RISC通讯处理模块（CPM）和体系接口单元（SIU）。MPC860有两个CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC履行高层代码，RISC处理实践通讯的低层功用，2个处理机互相配合作业。这种双处理器构架，分管了主CPU的作业量，提高了处理功率，一起降低了芯片功耗，特别适合于各种通讯及操控范畴的嵌入式使用。MPC860T最小体系如图3所示。
3.1.1 电源
电源作为一个体系的能量供给者，在整个体系规划中成为必不可少且至关重要的一个环节。MPC860T的作业电压为3.3V，需供给一个3.3V/1A的直流稳压电源给CPU及外围电路。
3.1.2 时钟电路
MPC860时钟体系为一切片上或片外设备供给不同的时钟。MPC86OT一共有两个参阅时钟源，一个是其作业频率的晶振，衔接EXTCLK脚，一个是 32KHz的晶体，衔接EXTAL和XTAL脚。规划中，两个外部时钟源都用到了。EXTCLK外接一个5MHz的晶体振荡器作为SPLL的参阅时钟源，在EXTAL和XTAL之直接一个32.768KHz的晶体作为实时时钟的参阅时钟源。
3.1.3 复位模块
MPC860T包含上电复位、外部硬复位、内部硬复位、JTAG 复位、外部软复位和内部软复位。复位电路选用MAX811T来完成。上电和人工按键均可发生复位信号，其间/RESET端口接MPC860T的 /PORESET，由/RESET发生复位信号复位处理器。由SN74LVTH125芯片组成的电路供给/HRESET和/SRESET复位功用。手动按下按键衔接芯片/OE操控三态门的输出使能时，低电平输出到/HRESET或/SRESET，MPC860T呼应复位动作。正常状况下，输出出现高阻状况。
3.1.4 存储体系规划
MPC860T的存储操控器最多能够操控8个存储体或外围设备，支撑GPCM （general purpose chip select machine）和UPM（User programmable machines）两种方法，可供给与SRAM，EPROM，FLASH，DRAM，SDRAM等设备的无缝衔接。GPCM供给与 EPROM，SRAM，Flash以及其他的外设的无缝衔接，UPM则常常用于SDRAM以及猝发式SRAM的操控与衔接。Flash存储器是一种电可擦除、可重写的存储设备。Bootrom Flash选用512Kbyte的SST39VF040。Bootrom首要作用是引导及初始化CPU，以及引导单板程序。BSP在嵌入式体系和 Windows体系中的不同其实运转与PC机上的windows或linux体系也是有BSP的。仅仅PC机均选用一致的X86体系架构，这样必定操作体系的BSP相对x86架构是单一确认的，不需求做任何修正就能够很简略支撑OS在x86上正常运转，所以在PC机上议论BSP这个概念也没什么含义了。而对嵌入式体系来说状况则彻底不同，现在市场上多种结构的嵌入式CPU（RISC）并存（PPC，ARM，MIPS…），为了功用的需求，外围设备也会有不同的挑选和界说。一个嵌入式操作体系针对不同的CPU，会有不同的BSP，即便同一种CPU，由于外设的一点不同（如外部扩展DRAM的巨细，类型改动），BSP相应的部分也不一样。
考虑存储容量、功耗等要素，数据存储器多选高速动态随机存储器SDRAM。Micron公司出产的 MT48LC4M16A2作为SDRAM芯片，组织形式为1M X 4 bank X 16位，总容量为64Mbit，选用3.3V供电，支撑的最高频率为133MHz。由于其数据总线为16位，因此体系选用两片并联构成32位。SDRAM 与MPC860T的衔接框图如图4所示。
图4 SDRAM与MPC860T的衔接框图
SDRAM的CLK信号由MPC860T的输出时钟CLKOUT驱动，/WE、/RAS和/CAS信号分别由UPMA的GPLA1～GPLA3发生。 SDRAM的A10引脚要复用于SDRAM的改写操控，因此有必要与GPLAO相连（由于不方便连线图中未画出），由于MPC860T的GPLAO能够经过编程完成操控信号与地址信号的复用。MT48LC4M16A2内部有12条行地址和8条列地址，行地址为高位地址，列地址为低位地址，而外部仅有12条地址信号A0～A11。这就需求对UPM对地址进行复用。MPC860T支撑内部地址复用，能够经过UPM的RAM字中的AMX位进行装备，一起将OR寄存器中的SAM位一起进行装备。
3.2 网络接口
经紧缩的视频流由MPC860T封装成IP包后，经过网络接口送入Internet。选用MPC860T的FEC（Fast Ethernet Controller）加上物理层芯片以及脉冲变压器结构一个10/100M以太网接口，由此完成上述功用。
4 体系的软件规划
软件规划包含：VxWorks操作体系的内核生成和VxWorks下驱动程序与使用程序的开发。VxWorks是美国Wind River System公司推出的嵌入式实时开发环境，它是专门为嵌入式体系规划开发的可削减、高功用的操作体系。为了发挥VxWorks的功用并规划出牢靠、高效的嵌入式体系，还用到Tornado集成开发环境。TornadoII便是Wind River公司推出的为了开发VxWorks使用体系供给的集成开发环境，供给一种有用的方法开发嵌入式实时使用程序，一起对方针机体系的影响做到最小。
图5 软件结构框图
本体系中软件的架构如图5所示，首要包含：1）硬件底层驱动程序，包含BSP的开发、操作体系的裁剪和移植、文件体系的开发和使用等。设备驱动程序是直接操控设备操作的程序，也是设备上层的一个软件接口，功用是对I/O进行操作。只需体系拜访设备就会调用驱动，从这一点能够看出，驱动程序不能主动履行，只能被体系或使用程序调用。设备驱动程序一般包含六个首要功用：对设备进行初始化、打开设备操作、封闭设备操作、从设备上接纳数据并提交给体系、把数据从主机上发送给设备和对设备进行操控操作。2）使用程序的规划，它包含以下三个模块：TVP5150的数据收集、视频编码、数据的网络功用。其间 TVP5150的数据收集模块包含对TVP5150初始化，作业参数和反应状况信息的设置等。视频解码模块除了完结对AT2042的驱动，还为上层使用供给装备办理接口。网络功用模块包含音视频编码数据的网络传输和网络服务功用等子模块。
结束语
本文作者立异点是选用MCU+CODEC的硬件结构，较其他的选用DSP单芯片的体系，具有体系集成度高，体积小、功耗低、功用安稳等长处。而且，作为MCU的MPC860T内部集成有FEC，使硬件规划更简略。一起， VxWorks嵌入式操作体系的选用使体系具有很好的实时性。
